據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,目前全球有超過10億公頃的鹽漬化土壤因鹽堿程度過高而不能被有效利用,且不合理的施肥灌溉將會進一步加劇鹽堿地面積的擴張,土壤鹽漬化問題已經(jīng)成為世界性難題。因此,通過培育耐鹽堿農(nóng)作物,提高鹽漬化土地產(chǎn)能,是解決未來人類糧食安全和農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要途徑。鹽漬化土地分為中性pH的鹽地(富含氯化鈉和硫酸鈉)和高pH的蘇打鹽堿地(富含碳酸鈉和碳酸氫鈉,約占60%)。目前我們對于植物耐鹽性有較深入認識,但是對植物耐堿脅迫環(huán)境的認識嚴重不足。
番茄起源于南美洲,作為世界最重要的蔬菜作物之一,具有一定的耐鹽堿能力,經(jīng)品種改良或栽培技術(shù)革新后,能在鹽堿環(huán)境下栽培。“順境出產(chǎn)量,逆境促品質(zhì)”,適度鹽堿脅迫會增加番茄的糖分、有機酸和風味物質(zhì)。雖然鹽堿地區(qū)番茄長勢弱、產(chǎn)量低,但是山東及我國其它鹽堿地區(qū)仍涌現(xiàn)出“堿地柿子”生產(chǎn)熱潮,利用鹽堿土壤生產(chǎn)高品質(zhì)番茄,拉動消費者追尋兒時的番茄味兒。但目前番茄耐鹽堿基礎(chǔ)研究仍舊薄弱,優(yōu)異種質(zhì)和抗性基因利用率低,導致耐鹽堿育種技術(shù)滯后和栽培品種匱乏。
山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院鞏彪教授團隊聯(lián)合北京大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院秦國臣研究員和楊長憲研究員團隊協(xié)同攻關(guān),發(fā)現(xiàn)褪黑素能清除鹽堿脅迫下番茄根系產(chǎn)生的過量一氧化氮(NO),在蛋白質(zhì)組層面降低亞硝基化修飾水平,本研究靶向耐鹽堿關(guān)鍵蛋白質(zhì)膜H+-ATPase2(HA2),進一步揭示了褪黑素通過降低鹽堿脅迫下HA2的亞硝基化修飾增強其生理功能的分子機制,研究結(jié)果不僅闡明了番茄通過褪黑素減輕鹽堿脅迫下細胞硝化損傷及維持HA2功能的分子機理,還拓展了褪黑素在植物氧化還領(lǐng)域中新的功能和信號轉(zhuǎn)導調(diào)控途徑,該成果發(fā)表在學術(shù)期刊The Plant Cell雜志上。
山東農(nóng)業(yè)大學史慶華、劉德瑞、周紫章教授在本研究工作中給予的幫助和指導!感謝國家自然科學基金、山東省泰山學者工程、山東農(nóng)業(yè)大學“811”項目科研專項、國家鹽堿地綜合利用技術(shù)創(chuàng)新中心“揭榜掛帥”項目的資助。
編 輯:萬 千
審 核:賈 波